Série, parallèle et courant alternatif

Deux récepteurs sont en série quand le courant n'a qu'un seul chemin : il traverse le premier, puis le second, à la file.

Conséquences directes : l'intensité est la même partout (le même courant traverse tout le monde), et les tensions s'additionnent — chacun prend sa part de la tension totale. La résistance équivalente (la résistance unique qui remplacerait l'ensemble) s'obtient en additionnant : Re = R1 + R2. Ajouter un récepteur en série augmente donc toujours la résistance totale.

Le défaut rédhibitoire pour le logement : un seul élément grillé ouvre la boucle, et tout s'éteint — souviens-toi des vieilles guirlandes où une ampoule morte éteignait toute la chaîne.

Deux récepteurs sont en parallèle (on dit aussi « en dérivation ») quand ils sont branchés entre les deux mêmes points.

Conséquences : chacun reçoit la même tension, et les courants s'additionnent dans le tronc commun. La résistance équivalente se calcule par 1/Re = 1/R1 + 1/R2. Cas à connaître par cœur : deux résistances identiques en parallèle donnent Re = R/2.

C'est le montage de toute l'installation domestique : chaque prise, chaque lampe reçoit ses 230 V indépendamment, et débrancher l'une n'éteint pas les autres. Tout est en parallèle entre la phase et le neutre.

Mettons des chiffres. Avec R1 = R2 = 100 Ω :

— en série : Re = 100 + 100 = 200 Ω ;
— en parallèle : 1/Re = 1/100 + 1/100 = 2/100, donc Re = 50 Ω.

Avec des valeurs différentes, R1 = 60 Ω et R2 = 30 Ω en parallèle : 1/Re = 1/60 + 1/30 = 1/60 + 2/60 = 3/60, donc Re = 20 Ω.

Deux pièges classiques. 1) En parallèle, Re est toujours plus petite que la plus petite des résistances : si ton résultat est plus grand, c'est faux, recommence. 2) N'oublie pas d'inverser à la fin : 1/Re = 0,05 n'est pas la réponse — Re = 1 / 0,05 = 20 Ω l'est.

Jusqu'ici on raisonnait comme avec une pile : un courant continu, toujours dans le même sens. Mais le réseau fournit du courant alternatif : la tension change de polarité en permanence, suivant une courbe en forme de S, la sinusoïde.

Les électrons, du coup, ne font qu'osciller sur place (un coup dans un sens, un coup dans l'autre) — et ça suffit : l'énergie, elle, est bien transmise tout le long du fil.

Pourquoi l'alternatif a-t-il gagné contre le continu à la fin du XIXe siècle ? Parce qu'il se transforme facilement (on élève la tension pour transporter loin avec peu de pertes, puis on l'abaisse pour la distribution) et qu'il se coupe plus facilement : l'arc électrique s'éteint tout seul au passage par zéro de la sinusoïde.

Trois nombres décrivent le signal du réseau.

La période T : la durée d'un cycle complet, soit 20 ms (0,02 s) en France. La fréquence f : le nombre de cycles par seconde, en hertz (Hz), reliée à la période par f = 1/T : 1 / 0,02 = 50 Hz. À 50 Hz, le courant change de sens 100 fois par seconde.

Et les fameux 230 V ? Ce n'est pas le sommet de la courbe : c'est la valeur efficace, c'est-à-dire la tension continue qui produirait le même échauffement dans une résistance. Le sommet, la valeur de crête, vaut Û = U × √2 = 230 × 1,414 ≈ 325 V. C'est bien 325 V que l'isolation des matériels encaisse à chaque crête.

Le bloc 1 est dans la poche. Fais le bilan des quatre modules.

Module 1 : ce qu'est le courant — électrons libres, et les grandeurs U, I, R avec leurs unités (V, A, Ω). Module 2 : les calculs — U = R×I, P = U×I, P = R×I², E = P×t. Module 3 : lire un circuit — générateur, protection, commande, récepteur, conducteurs. Module 4 : combiner les récepteurs (série Re = R1+R2 · parallèle 1/Re = 1/R1+1/R2) et décrire le réseau (alternatif, 230 V efficaces, 50 Hz).

Avec ces fondations solides, le bloc 2 peut attaquer le sujet le plus sérieux du métier : la sécurité électrique et la protection des personnes.